Solar обясни фотоволтаиците и електричеството

Фотоволтаичните клетки преобразуват слънчевата светлина в електричество

Фотоволтаичната (PV) клетка, обикновено наричана слънчева клетка, е немеханично устройство, което преобразува слънчевата светлина директно в електричество. Някои фотоволтаични клетки могат да преобразуват изкуствената светлина в електричество.

Фотоните носят слънчева енергия

Слънчевата светлина се състои от фотони или частици от слънчева енергия. Тези фотони съдържат различни количества енергия, които съответстват на различните дължини на вълната на

А

Потокът от електричество

Движението на електрони, всеки от които носи отрицателен заряд, към предната повърхност на клетката създава дисбаланс на електрическия заряд между предната и задната повърхност на клетката. Този дисбаланс от своя страна създава потенциал на напрежение като отрицателните и положителните клеми на батерията. Електрическите проводници на клетката абсорбират електроните. Когато проводниците са свързани в електрическа верига към външен товар, като например батерия, електричеството протича във веригата.

Ефективността на фотоволтаичните системи варира според вида на фотоволтаичната технология

Ефективността, с която фотоволтаичните клетки преобразуват слънчевата светлина в електричество, варира в зависимост от вида на полупроводниковия материал и технологията на фотоволтаичните клетки. Ефективността на наличните в търговската мрежа фотоволтаични модули е средно по-малко от 10% в средата на 80-те години на миналия век, нараснала е до около 15% до 2015 г. и сега се доближава до 20% за най-съвременните модули. Експерименталните фотоволтаични клетки и фотоволтаичните клетки за пазарни ниши, като космически сателити, са постигнали почти 50% ефективност.

Как работят фотоволтаичните системи

Фотоволтаичната клетка е основният градивен елемент на една фотоволтаична система. Отделните клетки могат да варират по размер от около 0,5 инча до около 4 инча напречно. Въпреки това една клетка произвежда само 1 или 2 вата, което е достатъчно електричество само за малки приложения, като захранване на калкулатори или ръчни часовници.

Фотоволтаичните клетки са електрически свързани в опакован, устойчив на атмосферни влияния фотоволтаичен модул или панел. Фотоволтаичните модули се различават по размер и количество електричество, което могат да произведат. Капацитетът за генериране на електроенергия от фотоволтаичния модул се увеличава с броя на клетките в модула или в повърхността на модула. Фотоволтаичните модули могат да бъдат свързани в групи, за да образуват фотоволтаичен масив. Фотоволтаичният масив може да бъде съставен от два или стотици фотоволтаични модула. Броят на фотоволтаичните модули, свързани във фотоволтаичен масив, определя общото количество електроенергия, което масивът може да генерира.

Фотоволтаичните клетки генерират постоянен ток (DC) електричество. Това постояннотоково електричество може да се използва за зареждане на батерии, които от своя страна захранват устройства, използващи постоянен ток. Почти цялата електроенергия се доставя като променлив ток (AC) в електропреносни и разпределителни системи. Извикани устройства

Фотоволтаичните клетки и модули ще произвеждат най-голямо количество електроенергия, когато са обърнати директно към слънцето. Фотоволтаичните модули и масиви могат да използват системи за проследяване, които преместват модулите така, че постоянно да са обърнати към слънцето, но тези системи са скъпи. Повечето фотоволтаични системи имат модули във фиксирана позиция, като модулите са обърнати директно на юг (в северното полукълбо – директно на север в южното полукълбо) и под ъгъл, който оптимизира физическите и икономически характеристики на системата.

Слънчевите фотоволтаични клетки са групирани в панели (модули), а панелите могат да бъдат групирани в масиви с различни размери, за да произвеждат малки до големи количества електричество, като например за захранване на водни помпи за вода за добитък, за осигуряване на електричество за домове или за комунални услуги мащабно производство на електроенергия.

Източник: Национална лаборатория за възобновяема енергия (с авторски права)

Приложения на фотоволтаични системи

Най-малките фотоволтаични системи захранват калкулатори и ръчни часовници. По-големите системи могат да осигурят електричество за изпомпване на вода, за захранване на комуникационно оборудване, за доставяне на електричество за един дом или бизнес или за образуване на големи масиви, които доставят електричество на хиляди потребители на електроенергия.

Някои предимства на фотоволтаичните системи са

â¢Фотоволтаичните системи могат да доставят електричество на места, където не съществуват електроразпределителни системи (електропроводи), и те също могат да доставят електричество на
â¢Фотоволтаичните масиви могат да бъдат инсталирани бързо и могат да бъдат с всякакъв размер.
â¢Влиянието върху околната среда на фотоволтаичните системи, разположени върху сгради, е минимално.

Източник: Национална лаборатория за възобновяема енергия (с авторски права)

Източник: Национална лаборатория за възобновяема енергия (с авторски права)

История на фотоволтаиците

Първата практична фотоволтаична клетка е разработена през 1954 г. от изследователи на Bell Telephone. Започвайки от края на 50-те години на миналия век, фотоволтаичните клетки се използват за захранване на космически сателити на САЩ. До края на 70-те години фотоволтаичните панели осигуряваха електричество в дистанционно, или

Администрацията за енергийна информация на САЩ (EIA) изчислява, че електричеството, генерирано от фотоволтаични електроцентрали от комунален мащаб, се е увеличило от 76 милиона киловатчаса (kWh) през 2008 г. на 69 милиарда (kWh) през 2019 г. Електроцентралите от комунален мащаб имат поне 1000 киловата (или един мегават) мощност за производство на електроенергия. EIA изчислява, че 33 милиарда kWh са били генерирани от малки фотоволтаични системи, свързани към мрежата през 2019 г., спрямо 11 милиарда kWh през 2014 г. Малкомащабните фотоволтаични системи са системи, които имат по-малко от един мегават мощност за производство на електроенергия. Повечето са разположени върху сгради и понякога се наричат